一种基于控制终轧后奥氏体应变积累的热轧带肋钢筋生产方法，其特征在于，控制轧制过程中奥氏体的形变再结晶行为，使终轧之后奥氏体的形变累积量控制在80％-99％的奥氏体动态再结晶临界应变范围内，并控制轧后穿水冷却的冷却强度抑制奥氏体的静态再结晶。本发明专利技术中将控制终轧道次的形变温度和应变速度以及压下量取得应变诱发相变要求的应变积累配合以从终轧到穿水的冷却时间和穿水冷却强度细化表层的铁素体晶粒达到4-7微米，是一种生产高强度无回火马氏体的热轧带肋钢筋的先进的工艺技术，具有显著的技术创新性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高强度节能型建筑钢材的生产技术，特别是通过形变诱发相变细化晶粒和冷却速度控制钢筋表面微观结构的方法达到要求力学性能的工艺技术。
技术介绍
热轧带肋钢筋为工程建筑中混凝土结构体广泛应用的钢材，在混凝土中主要承受拉应力。带肋钢筋由于肋的作用，和混凝土有较大的黏结能力，因而能更好地承受外力的作用。带肋钢筋广泛用于桥梁、房屋、道路等土建工程建设，随着这些行业的发展对带肋钢筋需求量很大并且产品的性能提出更高的要求。为了使带肋钢筋达到所要求的强度，在传统工艺中往往通过轧后穿水冷却使表层形成马氏体组织从而达到要求的高强度。但是根据 2007年颁布的国家标准GB 1499. 2-2007，为了保证钢筋的焊接和焊缝性能，规定普通热轧钢筋基圆上不得出现回火马氏体组织。根据这样的要求，对穿水带肋钢筋的控制轧制和控制冷却提出了新的要求和困难。如果轧后钢筋不进行穿水冷却，钢筋表层将形成铁素体和珠光体组织，与中心的组织组成相和晶粒尺寸不会形成本质的差别，生产的钢筋不能达到国标和用户对钢筋强度的要求。而如果进行穿水冷却，往往会形成马氏体组织，在冷床回温形成回火马氏体，不能满足用户要求。即使调整穿水的强度，避免了马氏体的形成，虽然相变温度的降低可以部分细化铁素体晶粒，但仍然不能满足强度的要求。因此为了取得热轧带肋钢筋的综合力学性能和组织的要求，必须采用控制轧制实现应变诱发相变和控制冷却抑制再结晶和高温相变的方法是表层取得明显细化的铁素体组织来实现高强度热轧带肋钢筋的综合力学性能。虽然200810233733. 4专利中提出了热轧带肋钢筋的制备方法，但是权利要求1_A 是热轧带肋钢筋的常规成分和生产工艺，热轧中没有对终轧道次的应变积累提出具体要求，也未对带肋钢筋的晶粒尺寸给出具体指标；专利200810124722. 2专利中对热轧带勒钢筋的控轧控冷提出了低温轧制的方法，给出的轧制温度明显低于本专利技术，低温轧制有利于晶粒细化但在工艺实现上由于设备条件限制有一定困难，对冷却强度和最终产品晶粒尺寸未给出具体指标；200610125347. 4和201010183312. 2专利主要涉及的是带肋钢筋的成分设计，对控轧控冷和表层铁素体晶粒的细化未作规定。在本专利技术中将控制终轧道次的形变温度和应变速度以及压下量取得应变诱发相变要求的应变积累配合以从终轧到穿水的冷却时间和穿水冷却强度细化表层的铁素体晶粒达到4-7微米，是一种生产高强度无回火马氏体的热轧带肋钢筋的先进的工艺技术，具有显著的技术创新性。
技术实现思路
本专利技术根据新国家标准对热轧带肋钢筋的表层组织的要求，提出了一种热轧带肋钢筋的生产技术。利用控制轧制实现应变诱发相变和快速冷却低温转变来获得表层细化的铁素体晶粒尺寸，使铁素体晶粒尺寸明显小于心部而取得良好的综合力学性能和焊接性能，在不出现表层马氏体组织的条件下，达到高强度带肋钢筋的强度要求，并使塑性和焊接CN 102586563 A 性有所改善。本专利技术基于细化晶粒的应变诱发相变和低温转变的材料学原理，其技术关键在于(I)提出了利用控制终轧形变温度和应变速度控制奥氏体的动态再结晶临界应变。根据现场的生产条件，奥氏体的动态再结晶临界应变可以通过终轧温度和应变速度进行计算如下Z = exp {Q / RT)ε c = O. 0291η Ζ-0. 598其中 为应变速度，Q为形变激活能，约300000J/mol，R = 8. 31J/molK为气体常数， T形变温度，单位为K。在奥氏体动态再结晶临界应变的80%至99%的基础上控制整个精轧过程中各道次的形变温度和应变量，保证精轧之后的奥氏体应变积累尽可能大但小于动态再结晶临界应变，达到奥氏体具有较高位错密度的目的，促进铁素体的应变诱发相变取得极细的晶粒尺寸。其中各道次轧制后应变积累的计算为j >sJ=^i-YjSlSli=\ /=1其中，ε j为第j道次轧制后的应变总累计，ε ^为从1，2··· j道次的应变积累，Si 为各道次的软化分数。其中各道次的应变积累根据棒材的我压缩比进行计算。软化分数的计算利用 Avarami方程计算S= 1-exp (-a(t/t0 5)b)；其中t为再结晶时间(秒)， 0'5 =add;exp(~^),Kl其中a= O. 693, b = 1，c = 2· 3 X KT1 (秒)，e = _2 为材料常数。d0 =-2. 5 (微米)为奥氏体晶粒尺寸，Q = 23000J/mol为再结晶激活能。R为气体常数，T为再结晶温度 (K)0(2)为保证冷却过程中不发生静态再结晶，因此从终轧到穿水冷却需要较快的冷却速度，冷却的时间不超过I秒。同时较快的冷却速度保证了相变可以具有较大的过冷度， 转变温度的降低可以获得细化的铁素体晶粒尺寸；(3)为了保证低温转变，冷却强度应根据成品的成分和规格进行调整，其技术要点在于冷却强度一方面保证铁素体转变温度较低，转变前不发生静态再结晶，另一方面保证冷却强度不至于超过临界冷却速度而形成表层的马氏体。冷却强度的调整可以用棒材进入冷床的表面回温温度来确定，生产时，钢筋进入冷床的表面回温温度应不低于800°C。经过本专利技术的工艺技术生产的热轧带肋钢筋，其特征表现为，表层组织应由明显细化的铁素体构成，表层铁素体晶粒尺寸与中心相比，约为中心铁素体晶粒尺寸的1/2至 2/3，大约在4-8微米。表层不出现回火马氏体微观结构。生产的带肋钢筋产品其屈服强度为500MPa-600MPa，抗拉强度达到650MPa_850MPa，伸长率达到15-30%。热轧带肋钢筋的成分和生产工艺按照常规的热轧穿水带肋钢筋生产，即连铸，加热，热轧和穿水冷却生产带肋钢筋。4本专利技术属于新型节能型建筑用钢材的生产工艺技术。利用连铸坯生产技术，通过加热，轧制和冷却等常规生产过程生产公称直径为12毫米到40毫米的热轧带肋钢筋。其技术关键在于通过控制轧制实现应变诱发相变和控制穿水冷却工艺的冷却强度，获得表层细晶粒铁素体，而避免形成传统穿水带肋钢筋表面的回火马氏体层，取得要求的强度指标并改善带肋钢筋的塑性和焊接性能。其技术的特点在于采用控制轧制和控制冷却强度的方法在不改变工艺装备的条件下，使表层的铁素体晶粒明显小于心部，通过细化晶粒实现带肋钢筋强度的提高，并配合以塑性和焊接性能的优化，提出了一种在新国家标准要求带肋钢筋不出现表层回火马氏体组织的条件下低成本生产高强度带肋钢筋的工艺方法，为低成本生产高强度热轧带肋钢筋，扩展国内应用市场提供了一种新的生产工艺技术。对比现有热轧穿水带肋钢筋的工艺技术，本专利技术提出的工艺综合了控制轧制技术和控制冷却技术来实现表层铁素体晶粒的细化。通过铁素体晶粒的有效细化，在不出现表层马氏体组织的情况下，通过细晶强化取得了带肋钢筋的高强度要求，并改善了钢筋的塑性和焊接性能，满足新国家标准的要求，扩大产品的市场销量，具有显著的经济效益。具体实施例方式实施例一以直径为16毫米规格的VN微合金化带肋钢筋为例，钢筋的化学成分分析(质量分数)如表I中①。经冶炼得到150毫米X 150毫米的连铸坯。将连铸坯放入步进式加热炉，在800°C -1200°C加热I. 2小时出炉，1150°C开始轧制。经16道次轧制，得到16毫米直径的带肋钢筋。以最后7个道次(10-本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：完卫国，朱国辉，孙维，陈其伟，隋凤利，郭湛，郭茂忠，曹淑敏，
申请(专利权)人：马钢集团控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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